Palestra: Consciência: Novas Idéias e Experimentos, Francis Crick

Consciência: Novas Idéias e Experimentos
Francis Crick, Ph.D.
Do Instituto Salk para Estudos Biológicos
Prêmio Nobel de 1962
Fronteiras do Conhecimento - Universidade da Califórnia, San Diego.
http://www.youtube.com/watch?v=1Kvv7fKadyc

"Como podem ser os CNN, os correlatos neurais para a consciência, assumindo que eles sejam um processo neurocientífico emergente? E deixem-me dizer, logo de início, que nós não sabemos como eles são. Eu apenas tenho que enumerar algumas das possibilidades.
O que nós sabemos, como já falei anteriormente, é que não é provável que a consciência esteja contida em um único lugar; é mais provável que ela esteja em vários lugares, e a evidência mais forte que temos para tanto, ou as duas fontes de evidências para tanto, são [pacientes que sofreram] danos cerebrais, e também, mais recentemente, de neuroimagens obtidas das pessoas. Então [a consciência] não irá estar em uma única área cortical, ou algo deste tipo.
Agora, o que ainda não está claro, é se envolve tipos específicos de neurônios e sinapses ou se, por outro lado, ela pode estar em todos os lugares, se qualquer neurônio no cérebro pode ser, em um dado momento, um ingrediente essencial dos CNN. E isso nós realmente não sabemos.
Muitas pessoas dizem que é um fenômeno global, que não é possível reduzir a consciência a alguns tipos particulares de neurônios.
O ponto de vista que eu e Christof [Koch] defendemos é de que não devemos assumir isso sem maiores investigações, vamos nos manter abertos a possibilidade de que tipos especiais de neurônios, não apenas um tipo, não acredito nisso, mas tipos diferentes de neurônios que, obviamente, podem estar em muitos lugares diferentes, possam ser essenciais à consciência.
A próxima questão que nós temos que levantar é se os CNN estão associados a tipos especiais de disparos? Por exemplo, alguns neurônios disparam em rajadas, e sem entrar muito nisso, existem vantagens em disparar em rajadas pois algumas sinapses que com eles se relacionam não são completamente confiáveis e podem não funcionar no primeiro pico [ou potencial de ação] que chega, mas a regra geral é de que se você tiver pelo menos dois picos, um deles irá sempre funcionar.
A outra questão que também é muito debatida é se depende de disparos relacionados dos neurônios, não apenas um conjunto de neurônios disparando em sucessão, mas disparos com os picos chegando com um alto grau de correlação. E uma forma disso é se você tem os neurônios disparando em um certo ritmo, o ritmo chamado de gama ou 40 Hz, e assim por diante.
E isso nos leva a um problema que é central para compreender o cérebro, e não apenas a consciência: será que o que importa é a taxa média de disparo dos neurônios - que é tradicionalmente aceito ainda que as pessoas sejam um pouco vagas quanto a qual freqüência deva ser considerada - ou, no outro extremo, será que isso depende do tempo exato dos picos axonais? E a resposta para isso irá depender da atividade a qual você está estudando.
O que nós sabemos é que ambos são verdadeiros em certas circunstâncias. O que nós não sabemos é qual dos dois importa, ou qual combinação utilizar, em diferentes lugares... E, é claro, nós queremos saber qual deles é especialmente importante para os CNN. Isso tem sido motivo para especulação aguda entre eu e o Christof no momento, não irei entrar nos detalhes pois é muito preliminar, mas só quero ressaltar que este é um problema importante.
A outra coisa que penso ser igualmente importante não são apenas conjuntos de neurônios, mas os chamados loops [circuitos fechados], caminhos de reentrância como [Gerald] Edelman diria. Esta é uma idéia altamente atraente, embora não seja fácil de estudá-la.
Infelizmente, existem caminhos de reentrância por todo o cérebro, por todo o córtex, em todos os lugares que você olhar, entre o córtex e o tálamo, é incomum não encontrar loops deste ou daquele tipo. Então a pergunta-chave é: quais loops são importantes para a consciência e como que eles interagem? Quais deles são essenciais? Talvez você tenha cinco loops importantes, ou talvez você tenha uma combinação entre três loops, você pode elaborar todos os tipos de possibilidades.
A resposta é: nós não sabemos. Mas estas são as coisas para as quais temos de manter nossos olhos voltados.
E quais outras características existem neste assunto?
Bem, uma coisa que é importante - e tudo é bastante especulativo - é que a atividade deve se manter acima de um certo nível [ver Sistema Ativador Reticular Ascendente]... E é preciso lembrar, o quão vago nós somos quanto ao que queremos dizer quanto a "atividade", mas vamos deixar isso de lado no momento... Parece ser mais do que provável que você precisa, para atingir a consciência, que a atividade de conjuntos de neurônios, quaisquer que sejam eles, alcance e supere um certo nível, e se mantenha naquele nível por um dado período de tempo. E se você tiver experiências muito transientes de consciência, ou o que é chamado de fringe consciousness por exemplo, será um tempo mais curto... Em outras situações o tempo será mais longo. Para sinais fracos, deve haver alguma forma de integração [ver EEG e estados alterados de consciência].
Agora, por quanto tempo você deve manter este nível de atividade? Bem, certamente não pode ser durante um intervalo muito curto. A muito tempo atrás, no século passado, William James citou um francês que disse que iria apreciar qualquer dor que durasse não mais do que um milissegundo, pois depois não haveria lembrança de tal dor.
Então é virtualmente certo que para se tornar consciente algo deve durar, e o tipo de tempo que estamos falando é de cerca de no mínimo 200 milissegundos, embora não saibamos o tempo exato.
Se isso é aquilo que os psicólogos chamam de memória sensorial, ou se é a chamada memória de trabalho, que é aquela que você usa quando tenta se lembrar de um número de telefone e pode durar por um tempo mais longo, vários segundos ou mais, não é algo que está bem definido. Minha crença é de que você pode ter déficits na memória de trabalho e ainda assim ser consciente, embora de forma limitada, de forma muito limitada por causa disso...
Outra generalidade que podemos dizer é, e isso foi trazido por Bernie Baars, que quando você tem neurônios expressando os CNN, eles estarão enviando informação de forma bastante abrangente no cérebro. Infelizmente isso não te ajuda muito a saber exatamente "o quê" e "quando", mas certamente é algo a ser considerado.
E aqui nós temos que fazer uma distinção importante: quando você tem os CNN, o que acreditamos é que você tem certas atividades que levam o conteúdo dos CNN. Este conteúdo será levado a algum lugar e ativará todo tipo de coisa, e isto será muito relevante quando você vier a perguntar "qual o significado do que estou vendo?"
Quando você vê algo, é evidente que você fica excitado e isso lhe trás muitas associações, que podem até não fazer com que os outros neurônios que relacionam-se a estas associações dispararem amplamente, mas certamente irá trazer alguma atividade a estes neurônios. E esta é uma das dificuldades quando você observa neuroimagens funcionais de pessoas conscientes, é difícil determinar qual atividade é primária da consciência e qual atividade é secundária, associada a atividade primária. Naturalmente temos interesse em entender tudo, mas no momento estamos focando em quais neurônios expressam a atividade primária, antes de tudo. Talvez esta não seja a análise teórica correta, talvez precisemos mudar nosso ponto de vista, mas é assim que fazemos no momento.
E certamente temos que considerar isso quando chegamos ao "significado". E não queremos dizer significado em termos de palavras, mas significado no sentido que John Searle, o filósofo, me disse: "aqui você tem neurônios, uma parte do cérebro, conjuntos de neurônios, que respondem - falando de modo geral - a rostos. Então como o resto do cérebro sabe que aquilo corresponde a um rosto?" - E esta é, realmente, uma questão muito interessante. Você não está consciente, como mostra o filósofo, do disparo dos neurônios como tal, você está ciente do rosto. Alguns dizem que isto seria ser transparente quanto ao que você está ciente, e assim por diante. Então, certamente temos que pensar sobre isso.
Existe uma outra forma de pensar sobre o problema, que eu imagino estar no caminho certo mas que precisa ser usado com alguma precaução. É a possibilidade de que seja, e Christof e eu pensamos nisso de tempos em tempos, correto pensar na atividade cerebral, nas regiões e nos âmbitos dos quais estamos falando agora, dividida em duas classes amplas: um que pode ser chamada de computações, que em outras palavras - pois não queremos fazer com que soe muito parecido com um computador, são as atividades que levam à consciência; e a outra [classe] são aquelas atividades que expressam os resultados. E é claro que estamos familiarizados com isso em um computador, todas aquelas computações que acontecem no interior levam àqueles resultados que são expressos na tela em frente a você... Mas não podemos levar isto muito longe, ou então iremos nos encontrar perguntando a nós mesmos "quem está olhando para a tela?" - nós tivemos uma pequena dificuldade com isso, por exemplo. [Falando muito a grosso modo: quando pensamos sobre aquilo que pensamos e vamos adiante pensando sobre o modo como pensamos sobre aquilo que pensamos, no cérebro, quem - quais estruturas - pensa sobre aquilo que pensa quando pensa o que pensa... Aí entra a metacognição na neurociência.]"

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Estes são, aproximadamente, os primeiros 8 ou 9 minutos da palestra do Francis Crick sobre experimentos com a consciência. Gostaria de poder traduzir o restante, mas a palestra tem duração de 60 minutos e eu não tenho tanto tempo disponível no momento. Estes minutos iniciais são especialmente importantes pois eles enumeram algumas das questões mais salientes que relacionam a filosofia da mente com a neurociência e a psicologia:
1. Qual é a natureza dos correlatos neurais para a consciência?
2. Quais tipos de neurônios ou sinapses desempenham papel crucial na emergência da consciência, se não todos, se não for um fenômeno global?
3. Qual tipo de atividade em nível neuronal está mais associada à consciência? Potenciais de ação desempenham algum papel em especial quanto a consciência?
4. Qual a relação entre as ondas cerebrais - evidentemente relacionadas à atenção e despertar - com a consciência e com a atividade neuronal isolada?
5. Qual o papel dos loops em tratos cerebrais para consciência? Como descrever sua participação na emergência da consciência, estabelecendo bases fisiológicas?
6. Como identificar os fenômenos de atividade neural primários à consciência por meio da tecnologia disponível?
7. Qual a relação entre as diferentes áreas onde o processamento de diferentes aspectos da realidade, ou mesmo de diferentes partes de um mesmo aspecto da realidade, ocorre?
8. Qual o papel da metacognição na consciência?

Dá para ter uma idéia do que é o restante da palestra, não? Tendo tempo disponível, possivelmente irei traduzir o pôr aqui outras partes interessantes. Abaixo, seguem alguns conceitos que podem ajudar a compreender melhor o texto acima e algumas idéias, ou mesmo de onde surgiram, as vezes de uma forma meio primitiva, as idéias acima.

Para entender melhor:
"Os Correlatos Neurais da Consciência (CNN) podem ser definidos como os mecanimos neuronais mínimos que, em conjunto, são suficientes para qualquer percepção consciênte específica. (Crick & Koch, 1990)"
KOCH, Christof and MORMANN, Florian. Neural Correlates of Consciousness (NCC). In: Scholarpedia: the free peer reviewd encyclopedia. 2007.

"Em neurofisiologia, um potencial de ação (também conhecido como impulso nervoso ou pico) é uma onda de voltagem que se assemelha a um pico e que viaja ao longo de diversos tipos de membranas celulares. O exemplo mais compreensível é gerado na membrana de uma axônio de um neurônio, mas também pode estar presente em outros tipos de células excitáveis, como as células do músculo cardíaco ou mesmo nas células de plantas."
Action Potential. In: Wikipedia: the free encyclopedia.

"Rajadas é um modo de sinalização rápida presente nos neurônios no qual sucessões de dois ou mais potenciais de ação são emitidos como um único evento sinalizador. Uma rajada de dois potenciais de ação é chamada de doublet, de três de triplet, de quatro quadruplet, etc. Acredita-se que o modo de rajada é útil para sinalizar eventos importantes e direcionar informações no cérebro."
Bursting. In: Wikipedia: the free encyclopedia.

"Uma onda gama é um padrão de ondas cerebrais associado com a percepção e com a consciência. Ondas gama são produzidas quando conjuntos de neurônios emitem sinais elétricos numa freqüência de 40 vezes por segundo (40 hertz), mas podem encontrar-se entre 26 até 70 Hz. Segundo uma definição, ondas gamas se manifestam a partir dos 24 Hz em diante, embora pesquisadores reconheçam que níveis mais altos de atividades cognitivas ocorrem quando ondas gama de baixa freqüência subitamente dobram para o patamar dos 40 Hz. Pesquisas têm demonstrado que ondas gama estão constantemente presentes durante a atividade neocortical rápida de baixa voltagem (LVFA), que ocorre durante o processo de despertar e durante o sono REM."
Gamma wave. In: Wikipedia: the free encyclopedia.

"Circuitos tálamo-córtico-talâmicos são caminhos neurais fechados que conectam o tálamo ao córtex cerebral e conectam o córtex cerebral de volta ao tálamo. Alguns pesquisadores propõe que tais circuitos permitem que o cérebro obtenha dados sobre sua própria atividade, tornando a autoconsciência [a compreensão do indivíduo quanto a sua existência enquanto indivíduo, separado das demais pessoas e com pensamentos só seus] possível."
Thalamo-cortico-thalamic circuits. In: Wikipedia: the free encyclopedia.

"Pode haver um milhão de neurônios no meu cérebro disparando num padrão no qual todos concordam uns com os outros, e neste padrão eles estão todos reforçando uns aos outros, dizendo: sim isso é bom. E este padrão, pode ser o padrão característico que ocorre sempre que eu vejo um livro. Então, este padrão característico significa que eu estou vendo um livro ou pensando a respeito do conceito de um livro. Agora, com algum outro conceito, como mesa, então seria um conjunto diferente de neurônios, eles estão todos disparando e reforçando uns aos outros, e formando de forma cooperativa uma organização de neurônios que diz 'mesa'.
[Narrador:]As células mais importantes no cérebro são células nervosas, ou neurônios, cada neurônio possui um número de sinapses ou interputs [dendritos], um corpo celular, e um axônio ou output. O interput e o output são a corrente eletroquímica de íons móveis, e no corpo celular uma decisão simples é feita [não é bem assim, para uma explicação mais exata ver o Neuroanatomia Funcional do Machado]: se o interput das sinapses for suficiente, ele irá disparar um output. Este output de íons irá eventualmente cruzar-se com os interputs de outros corpos celulares, que irão fazer a mesma decisão. É adição simples que move o nível mais básico da mente [explicação horrível da comunicação neuronal, mas tudo bem...].
Por um lado, aquelas pequenas células [os neurônios] não estão pensando, óbvio, a atividade delas é muito distante do que é pensar [lembrando de um outro post meu]. De fato, a atividade que ocorre em cada neurônio do cérebro não é diferente da atividade que ocorre em uma célula nervosa [neurônio] no seu dedo. O que ocorre é que, quando você junta elas, e permite que elas troquem informações de forma intensa, então você permite que estes tipos de estados macroscópios existam. Então, em alguns modelos de inteligência artificial, a idéia é criar um modelo, não necessariamente para um neurônio, mas para uma atividade computacional bastante pequena, e permitir que esta pequena atividade computacional seja capaz de cooperar com várias outras pequenas atividades, e fazer com que elas enviem mensagens de volta uma para as outras. E como todas estas pequenas atividades, na forma de um programa, irão ter um comportamento coerente em grande escala. [...]
A história que estou tentando contar é de como os detalhes funcionam. Como que uma coisa unitária como a consciência pode emergir. Como que milhões, bilhões de pequenas coisas acontecem. Este tem sido um dos meus principais interesses ao longo dos anos. Pois é um mistério, você não precisa partir, você não precisa nem começar pelos neurônios como os menores elementos: mesmo quando eu era uma criança eu aprendi que eu era feito de átomos. Isso foi um choque para mim, pois de alguma forma isso me reduziu a uma vasta coleção de pequenas coisas invisíveis. Sendo que todas estas pequenas coisas obedecem as leis da física. Onde eu fico, onde isto me deixa alguma espaço para ter algum livre-arbítrio, ou para ter algum controle? Eu estava preocupado quanto a isso. Eu me lembro bem. Bom, existe um problema. Eu gosto de pensar na atividade microscópica de um organismo vivo, em particular em um cérebro vivo, na forma desta analogia que eu chamo de caranium, que é uma brincadeira com as palavras, em inglês, com a palavra cranium - pois havia um pesquisador do cérebro, muito famoso, que escreveu uma frase certa vez, em um dos seus artigos, na qual ele diz: 'Quem empurra quem dentro do crânio?' ('Who shoots who around inside the cranium?') - e nesta questão, o que ele realmente pretendia dizer era: 'Será que as leis da física estão controlando pequenas partículas de forma que não sobra espaço algum para o livre-arbítrio e coisas do tipo, ou será que as coisas como desejos, crenças, esperanças e idéias [conceitos simbólicos], será que são estas coisas que estão controlando os elétrons?' Qual seria a melhor maneira de pensar sobre isso?
[Narrador:]Imagine o caranium como um vasto espaço, e a atividade neural como pequenas bolas de gude amarelas, batendo uma nas outras continuamente, como os íons passando de célula em célula. Elas tem muita liberdade, mas estão restritas por certos objetos maiores, preferindo então certos caminhos, como a atividade neural. Mas o que são estes obstáculos? Imagine que as bolas de gude são magnéticas e que, as vezes, elas se juntam umas as outras. Nós podemos chamar estes agrupamentos de 'símbolos', como os grupos de células cerebrais que formam estruturas mais ou menos estáveis, e que mantêm-se juntas durante a maior parte do tempo. Os símbolos são estáticos, e determinam a direção das bolas de gude, mas se você pudesse ver tudo ocorrendo rapidamente, você poderia ver os símbolos se movendo, empurrados na mesma direção, parecendo até mesmo interagir uns com os outros. Supunha que as bolas de gude são impulsionadas pelas condições do exterior. Supunha que se acenda uma luz verde, e a quantidade de bolas de gude aumente. Nós podemos chegar a conclusões causais sobre a conexão entre a luz e os movimentos no interior do caranium. Faz com que pareça que os símbolos não gostam da luz verde. Quando a luz verde se apaga novamente, algo da situação anterior permanece visível no arranjo dos símbolos: os símbolos se lembram da luz. É claro, que na realidade, a luz não interage diretamente com as células do cérebro, mas através dos olhos. O pulso de íons viaja pelo nervo óptico e entra no cérebro, iniciando um processo complexo de formação de símbolos. No final, um pulso retorna aos músculos da boca e da língua, que juntos dizem: 'Eu vejo uma luz verde'. [forçou o arco-reflexo, mas tudo bem...] É isso que chamamos de consciência, a habilidade de perceber, de espelhar esta percepção nas células do cérebro, e de expressar isso para o mundo. Quem empurra quem dentro do caranium? São os símbolos que estão empurrando a atividade das células, ou são as células que estão manipulando os símbolos? É a interação dos símbolos que realmente importa, ou é a consciência, sobre todas estas coisas, que está dirigindo tudo? Na realidade, parece depender do nível [de reducionismo] do qual você está observando.
Uma das visões é de que quando você está concentrado no microscópio você não está vendo o macroscópio. Você está concentrado nas pequenas coisinhas que acontecem e não está vendo as coisas grandes. A outra visão é quando você apenas vê as coisas grandes e não vê as pequenas. Agora, se você tomar isso como uma metáfora, você pode tentar pensar sobre como as pessoas olham para si mesmas, como as pessoas sentem a si mesmas. Pessoas não são capazes de sentir as pequenas ações nos seus cérebros. É como se tudo o que elas sentissem fosse a atividade de símbolos. Ou seja, coisas que simbolizam o mundo exterior. Conceitos. Símbolos são outra forma de falar de conceitos de um certo modo. E tudo o que sentimos nas nossas mentes, é esta atividade de alto-nível [processamento de alto-nível, baixo-nível, como em programação de alto-nível, baixo-nível, orientada a objetos, etc...] na qual várias coisas que são simbólicas eliciam outras coisas que são simbólicas. Atividades simbólicas eliciando atividade simbólica."
HOFSTADFER, Douglas. Victim of the Brain. 1988.

EDELMANN, Gerald. Recorte: A Hipótese do Núcleo Dinâmico. In: Um Universo de Consciência. pg. 138.

"O sistema de ativação reticular (ou SARA, de sistema ativador reticular ascendente) é o nome dado à parte do cérebro (a formação reticular e suas conexões [especialmente no tronco cerebral entre o mielencéfalo e o mesencéfalo]), que se acredita ser o centro do despertar e da motivação nos mamíferos, incluindo os humanos."
Reticular activating system. In: Wikipedia: the free encyclopedia.

A janela de tempo que um estímulo deve durar para que a dor se torne consciente, e o tempo que leva para que a tomada de consciência de uma dor, aparentemente variam conforme a área do corpor a ser estimulada, o tipo de estímulo empregado e a atenção despendida na dor.
Ver:
* SHIMIZU, T. Tooth Pre-pain Sensation Elicited by Electrical Stimulation
* VELDHUIJZEN, Dieuwke S., KENEMANS, J. Leon, et al. Pain and Attention: attentional disruption or distraction?

Memória de trabalho (ou memória de curto-prazo) é um construto teórico da psicologia cognitiva que se refere às estruturas [ainda não completamente conhecidas] e processos usados para manipular e armazenar temporariamente informação. [...] Contudo, muitos pesquisadores concordam que o córtex frontal, o córtex parietal, a parte cortical anterior do gíro do cíngulo (ACC) e partes dos gânglios basais ou núcleos da base desempenham um papel crucial no funcionamento da memória de trabalho."
Working Memory. In: Wikipedia: the free encyclopedia.

BAARS, Bernard J. Consciousness: The WebCourse.

"A persistência da visão deve ser comparada com os fenômenos relacionados do movimento beta [no qual duas ou mais imagens estáticas são combinadas no cérebro e criam a ilusão de movimento] e phi [no qual a ilusão de movimento é produzida por uma sucessão de imagens estáticas, mas não de um movimento contínuo como no movimento beta]. Uma parte crucial para o entendimento destes fenômenos da percepção visual é que o olho não é a câmera: não existe "frame rate" ou "scan rate" no olho, ao invés disso o sistema olho/cérebro possui uma combinação de detectores de movimento, detalhes e padrões, sendo que o output de todos estes detectores são combinados para criar a experiência visual."
Persistence of Vision. In: Wikipedia: the free encyclopedia.
Demonstração da diferença entre os fenômenos phi e beta em java: Phi is not Beta.

"A área de Wernicke, que é única dos seres humanos, e algumas outras estruturas, agindo em conjunto para gerar o seu sentido de self, ok? Especialmente o hemisfério direito e sua autoimagem corporal, o senso de self ancorado no seu corpo, o senso de planejar para o futuro... Envolvendo parte do cingulado anterior [CCA - córtex cingulado anterior] e do lobo frontal, e o self sendo capaz de inspecionar as informações sensoriais que estão chegando... E isto é perigoso, teoricamente, pois quando falamos em inspecionar pode fazer você pensar na falácia do homúnculo, de que há um pequeno homenzinho observando, e não é isto o que estou querendo dizer. O que estou querendo dizer é que, em algum momento de nossa evolução, ao invés de apenas criar uma representação das sensações, nós começamos a criar aquilo que eu chamo de uma metarepresentação: uma representação da representação; diferente da mosca da fruta, o que nos permite manipular símbolos internamente, em nossas cabeças, e que está intimamente ligado a coisas como o significado. Isto se dá no lobo parietal inferior em conjunto com a área de Wernicke, que até certo ponto está relacionado ao senso de antecipação, que está lá no cingulado anterior. Com todas estas estruturas agindo em conjunto surge, então, esta propriedade dupla de qualia e self, que eu acredito ser única dos seres humanos."
V. S. Ramachandran fala sobre qualia, self e consciência.